(57)【要約】【課題】  プリント配線基板の検査性能を向上する。【解決手段】  プリント配線基板３０を直交する２方向に移動可能に支持する。光源部２１から出射されるテラヘルツ光を配光光学系２２を介してプリント配線基板３０に照射する。プリント配線基板３０を透過したテラヘルツ光を、透過光撮像ユニット４０において対物レンズ、電気光学結晶、面光源、一対の偏光子を介して可視化し、結像レンズによりＣＣＤに結像させる。透過光撮像ユニット４０のＣＣＤにより光電変換された画像信号に画像処理ユニット１４で所定の画像処理を施し、ＴＶモニタ５０へ出力する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ光を出射する光源ユニットと、
可視光に感度を有する第１の撮像素子と、
前記光源ユニットから出射され検査対象であるプリント配線基板を透過するテラヘルツ光を、前記第１の撮像素子を介して視認可能にするための第１の光学的変換手段とを備えることを特徴とするプリント配線基板検査装置。
【請求項２】
可視光に感度を有する第２の撮像素子と、
前記光源ユニットから出射され前記プリント配線基板によって反射されるテラヘルツ光を、前記第２の撮像素子を介して視認可能にするための第２の光学的変換ユニットを備えることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板検査装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の撮像素子が、同一の画像信号処理装置に接続されることを特徴とする請求項２に記載のプリント配線基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線基板、特に内層に回路パターンが形成された多層プリント配線基板の検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント配線基板の検査は、可視光や近赤外光をプリント配線基板の所定位置に照射し、その反射光若しくは透過光をＣＣＤ等の撮像素子で受光することにより行われている。
【特許文献１】特開平５−１２６５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、可視光による反射光に基づく検査の場合、プリント配線基板の最外層の表面のみＴＶモニタ等に表示されるため、肉眼で直接プリント配線基板を見る場合と比べ、観察対象に違いはない。また、近赤外光による透過光に基づく検査の場合、検査対象の基板が多層基板であり所定以上の厚みを有していると透視像が鮮明に表示されず、配線パターンの欠陥が発見できないという問題があった。
【０００４】
本発明は、以上の問題を解決するものであり、プリント配線基板の検査において内層も観察可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るプリント配線基板検査装置は、テラヘルツ光を出射する光源ユニットと、可視光に感度を有する第１の撮像素子と、光源ユニットから出射され検査対象であるプリント配線基板を透過するテラヘルツ光を、第１の撮像素子を介して視認可能にするための第１の光学的変換手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
好ましくは、第１の撮像素子及び第１の光学的変換手段に加え、可視光に感度を有する第２の撮像素子と、光源ユニットから出射されプリント配線基板によって反射されるテラヘルツ光を、第２の撮像素子を介して視認可能にするための第２の光学的変換ユニットを備える構成としてもよい。
【０００７】
より好ましくは、第１及び第２の撮像素子が、同一の画像信号処理装置に接続される構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、近赤外光よりも透過性を有するテラヘルツ光をプリント配線基板に照射し、その透過光を可視化している。従って、多層プリント配線板の内層に形成された配線パターンを視認することが可能となる。その結果、外層のみならず内層の配線パターン等の欠陥を発見することができ、プリント配線基板の検査性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明に係る第１実施形態が適用されるプリント配線基板検査システムのブロック図である。制御ユニット１０のシステムコントローラ１１は、本システム全体を制御するための例えばマイクロコンピュータである。照射光ユニット２０は、光源部２１と配光光学系２２とを有する。光源部２１は、例えば、中心波長８００ｎｍ（ナノメータ）、パルス幅１３０ｆｓ（フェムト秒）、繰り返し周波数１ｋＨｚの仕様のパルス光を射出するパルスレーザ（図示せず）と、半絶縁性ＧａＡｓの基板上に２つの電極を設けたテラヘルツ光源（図示せず）とを組合わせて構成される。パルスレーザから射出されるパルス光がテラヘルツ光源に照射されることによりテラヘルツパルス光が発生する。本明細書において「テラヘルツ光」とは、周波数が約０．３ＴＨｚ（テラヘルツ）〜３ＴＨｚ（１ＴＨｚ＝１０12Ｈｚ）の電磁波をさす。
【００１０】
制御ユニット１０の光源駆動部１２は、システムコントローラ１１からの制御信号に基づいて光源部２１のパルスレーザへ駆動信号を出力する。光源部２１から出射されるパルスレーザ光によりテラヘルツ光源で発生するテラヘルツパルス光は、配光光学系２２を介して検査対象であるプリント配線基板３０に照射される。
【００１１】
プリント配線基板３０は、表面３０Ａ及び３０Ｂが略全面に亘って露出するよう、ステージ（図示せず）に支持される。ステージは互いに直交する２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動可能に構成されている。システムコントローラ１１からの制御信号に基づいて制御ユニット１０のステージ駆動部１３からステージへ駆動信号が出力される。ステージの移動を適宜制御することにより、プリント配線基板３０において、後述の透過光撮像ユニット４０に対して検査対象とする領域を移動することが可能となる。
【００１２】
図２はプリント配線基板３０の平面図、図３は図２の線III―III矢視断面図である。プリント配線基板３０は、複数の絶縁層が積層され、その最外層及び内層に金属からなる配線パターンが形成され、所定の位置に金属からなるスルーホールが設けられた多層基板である。そして、近赤外光による透過光に基づく検査で透視像が鮮明に表示されずに配線パターンの欠陥が発見できない厚みで且つその複数の絶縁層をテラヘルツ光がほぼ全透過する程度の厚みを有している。照射光ユニット２０によりプリント配線基板３０の表面３０Ａから照射されたテラヘルツ光は、金属の部分では吸収され、絶縁体の部分は透過し、表面３０Ｂから射出する。すなわち、テラヘルツ光はスルーホール３１〜３４のランド、配線パターン３５〜３７では吸収され、絶縁層３８においてこれらが形成されていない領域を透過する。従って、プリント配線基板３０を透過したテラヘルツ光には、スルーホール３１〜３４のランド、その最外層及び内層の配線パターン３５〜３７のそれぞれの配置様態に応じた電場強度の変化が生じている。
【００１３】
図１の透過光撮像ユニット４０はプリント配線基板３０の表面３０Ｂ側に配設され、テラヘルツ光であるプリント配線基板３０の透過光は透過光撮像ユニット４０へ導かれる。透過光撮像ユニット４０では入射したテラヘルツ光の電場強度に変化に基づく輝度変化を有する画像信号が生成される。透過光撮像ユニット４０で生成された画像信号は、制御ユニット１０の画像処理ユニット１４へ入力される。画像処理ユニット１４では、入力された画像信号に所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像信号は、画像処理ユニット１４に接続されたＴＶモニタ５０へ出力される。上述のように、プリント配線基板３０の絶縁層において配線パターンやスルーホールが形成されていない部分を透過した光が透過光撮像ユニット４０に導かれるため、ＴＶモニタ５０には配線パターンやスルーホールのランドの部分が黒く明確に表示される。従って、プリント配線基板３０の内層の配線パターンを視認することが可能となり、検査性能が向上する。
【００１４】
図４により透過光撮像ユニット４０について詳説する。透過光撮像ユニット４０に入射したテラヘルツ光は、まず、ＴＰＸ（ポリメチルペンテン）等で形成された対物レンズ４１を介してテルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）結晶等で形成される電気光学結晶４２の一方の面４２ａへ導かれる。電気光学結晶４２のテラヘルツ光像面の各点では、入射するテラヘルツ光におけるプリント配線基板３０のランド及び配線パターンの配置様態に応じた電場強度に比例して屈折率の変化が生じ、電気光学結晶４２の他方の面４２ｂへ入射する光に対して複屈折が誘起される状態となる。換言すると、入射するテラヘルツ光における電界の変化が電気光学結晶４２により複屈折率の変化に変換される。
【００１５】
一方、発光面から均一な可視光を発光するＥＬ発光素子等の面光源４３から照射された光は、反射ミラー４４を介して１対の偏光子４５の一方の偏光子４５Ａを通過して特定の偏光を有する光とされた後、電気光学結晶４２の面４２ｂに入射し、反射して他方の偏光子４５Ｂに入射する。尚、偏光子４５Ｂは、偏光子４５Ａを通過し特定の偏光を有する状態とされた光が入射された場合に、その光を透過しないよう偏光子４５Ａに対して光学的に調整されている。換言すれば、偏光子４５Ａを通過しただけの光は通過しないよう、偏光子４５Ｂは光学的に調整されている。従って、上述のように、電気光学結晶４２の面４２ａへ上記のテラヘルツ光が入射した状態で、面４２ｂに入射した光に対し複屈折が誘起された光が、反射され、偏光子４５Ｂに入射すると、偏光子４５Ｂから電気光学結晶４２の複屈折率に応じた光強度の光が出射される。すなわち、偏光子４５Ｂでは電気光学結晶４２の複屈折率の変化が可視光の光強度の変化へ変換される。偏光子４５Ｂを出射した可視光は、反射ミラー４６を介して結像レンズ４７によりＣＣＤ４８の撮像面に結像される。ＣＣＤ４８では、入射した光が光電変換され光強度の変化に応じた輝度変化を有する画像信号が生成される。尚、面光源４３、反射ミラー４４、偏光子４５Ａと偏光子４５Ｂ、反射ミラー４６、結像レンズ４７、ＣＣＤ４８との間には光学的な干渉を防止するための遮光壁４９が設けられている。
【００１６】
図５は、本発明に係る第２実施形態が適用されるプリント配線基板検査システムのブロック図である。第１実施形態と同様の要素には図１と同一の符号が付されている。プリント配線基板３０の厚みは第１実施形態におけるそれより比較的大きく、照射されたテラヘルツ光に対して絶縁層を透過するだけでなく反射も生じる。従って、第２実施形態では、プリント配線基板３０からの反射光が有する光学的情報も取得するために、照射光ユニット２０の近傍には反射光撮像ユニット６０が配設される。換言すれば、反射光撮像ユニット６０は、プリント配線基板３０に対して照射光ユニット２０と同じ側に配設され、プリント配線基板から反射されてきたテラヘルツ光を受光する。反射光撮像ユニット６０は、上述の透過光撮像ユニット４０と同様の構成を有する。すなわち、図６に示すように、反射光撮像ユニット６０は、対物レンズ６１、電気光学結晶６２、面光源６３、反射ミラー６４、６６、偏光子６５Ａ、６５Ｂ、結像レンズ６７、ＣＣＤ６８、遮光壁６９を有し、図４と同様の配置及び光学的作用を有する。反射光撮像ユニット６０では、透過光撮像ユニット４０と同様に入射したテラヘルツ光の電場強度に変化に基づく輝度変化を有する画像信号が生成される。
【００１７】
反射光撮像ユニット６０で生成された画像信号は、制御ユニット１０の画像処理ユニット１４へ入力される。第１実施形態と同様、画像処理ユニット１４へ入力された画像信号は所定の画像処理が施され、ＴＶモニタ５０へ出力される。これにより、ＴＶモニタ５０にはプリント配線基板３０の表面３０Ａの配線パターンやスルーホールのランドが黒く表示される。
【００１８】
第２実施形態によれば、プリント配線基板３０の内層及び最外層のパターンをＴＶモニタ５０で確認することができる。従って、より精密な検査が可能となる。また、プリント配線基板３０の透過光の処理と反射光の処理とを同一の画像処理ユニットで処理するので経済的である。
【００１９】
尚、第１及び第２実施形態では、照射光ユニット２０の光源部２１にＦｓパルスレーザを用いているがこれに限るものではない。例えば、光源に赤外線レーザを用い、その出射光を波長変換することによりテラヘルツ光を生成する構成としてもよい。
【００２０】
また、第１及び第２実施形態では、各撮像ユニット４０、６０において撮像素子としてＣＣＤを用いているがこれに限るものではない。可視光に感度を有するＣＭＯＳ等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る第１実施形態が適用されるプリント配線基板検査システムのブロック図である。
【図２】検査対象であるプリント配線基板の平面図である。
【図３】検査対象であるプリント配線基板の断面図である。
【図４】図１の透過光撮像ユニットの詳細図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態が適用されるプリント配線基板検査システムのブロック図である。
【図６】図５の反射光撮像ユニットの詳細図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  制御ユニット
１４  画像処理ユニット
２０  照射光ユニット
２１  光源部
２２  配光光学系
３０  プリント配線基板
４０  透過光撮像ユニット
４１  対物レンズ
４２  電気光学結晶
４３  面光源
４４、４６  反射ミラー
４５Ａ、４５Ｂ  偏光子
４７  結像レンズ
４８  ＣＣＤ
５０  ＴＶモニタ
６０  反射光撮像ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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